用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂及其制备工艺，包括载体和附着于所述载体表面的复合氧化物，复合氧化物以重量份计，包括氧化铈32‑38份，氧化铝32‑34份，氧化铜11‑14份，氧化铁10‑11份，氧化钛8‑9份。复合氧化物与去离子水按1:0.75调配成料浆，真空吸附于载体内外表面，经过焙烧，氧化物粉末牢固附着于载体内部互通的孔隙中，起到辅助催化剂的作用，再依次浸入氯钯酸溶液、氯铑酸溶液后第二次焙烧，得到含钯、铑的主催化剂。该催化剂抗震、抗压强度和耐尾气冲刷性能好，使催化剂满足航空发动机试车台试车时发动机尾气排放量大、尾气出口温度高、尾气流量大的要求，尾气净化效果好，与尿素水配合使用，尾气中氮氧化物含量可降低95％以上。

Catalyst for Purifying Exhaust Gas from Aeroengine Test-bed and Its Preparation Process

The invention discloses a catalyst for purifying the tail gas of aeroengine test bench and its preparation process, including a carrier and a composite oxide attached to the surface of the carrier. The composite oxide comprises 32 38 parts of cerium oxide, 32 34 parts of alumina, 11 14 parts of copper oxide, 10 11 parts of iron oxide and 8 9 parts of titanium oxide by weight. Compound oxides and deionized water are prepared into slurry according to 1:0.75. Vacuum is adsorbed on the inside and outside surface of the carrier. After roasting, oxide powders are firmly attached to the pore inside the carrier, playing the role of auxiliary catalyst. Then they are immersed in chloropalladium acid solution and chlororhodium acid solution in turn and roasted for the second time to obtain the main catalyst containing palladium and rhodium. The catalyst has good shock resistance, compressive strength and tail gas scouring resistance, so that it can meet the requirements of large exhaust gas emission, high exhaust outlet temperature and large tail gas flow during the test run of aero-engine test bench. The purifying effect of tail gas is good. When used in combination with urea water, the nitrogen oxide content in tail gas can be reduced by more than 95%.

【技术实现步骤摘要】
用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂及其制备工艺
本专利技术属于航空发动机
，具体地说涉及一种用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂及其制备工艺。
技术介绍
航空发动机是指为航空器提供飞行所需动力的发动机，是一种高度复杂和精密的热力器械，作为航空器的心脏，它直接影响飞机的性能、可靠性和经济性，航空发动机在寿命期内，为保证飞行安全，必须对航空发动机出厂前进行试车，检测发动机各项性能的好坏。以一台2000KW的涡浆发动机为例，试车一小时消耗航空煤油约1012L，尾气通过烟道对空排放量约为55000m3/h，氮氧化物排放量约为170mg/m3；二氧化硫排放约为11mg/m3。航空发动机试车时存在发动机尾气排放量大、尾气出口温度高、尾气流速达到和超过40m/s的特点，传统车用蜂窝陶瓷催化剂一般采用稀土、稀土复合物、稀土和氧化物混合物或复合氧化物，配比和成分有所不同，因此催化效果也有所不同。但是传统车用催化剂在制备过程中，将上述物质用去离子水按比例调制成浆料，通过普通浸积工艺将蜂窝陶瓷载体反复在浆料中浸积，浆料固化后容易从催化剂载体表面脱落，无法处理排放量、流速和有害气体含量过高的尾气，其耐热冲击、热冲刷性和抗压强度较低，载体通道面积小，难以承受航空发动机尾气的高压冲刷。
技术实现思路
为此，本专利技术正是要解决上述技术问题，从而提出一种耐热冲击、抗压强度高、通道面积大、可处理高排放量、高温和高流速尾气的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂及其制备工艺。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供一种用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，包括载体和附着于所述载体表面的复合氧化物，所述复合氧化物以重量份计，包括氧化铈32-38份，氧化铝32-34份，氧化铜11-14份，氧化铁10-11份，氧化钛8-9份。作为优选，所述催化剂以重量份计，还包括附着于载体内外表面的钯和铑。作为优选，所述氧化铈、氧化铝、氧化铜、氧化铁、氧化钛的粒径为0.1-100nm。作为优选，所述载体为堇青石蜂窝陶瓷载体，所述载体上分布有长宽尺寸为1～1.2mm的孔道，载体内部具有互连的直径为0.038-0.29mm的孔隙。作为优选，所述堇青石蜂窝陶瓷载体原料的粒度为50-400目。作为优选，以质量百分比计，粒度为50-100目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为11％，粒度为100-170目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为32％，粒度为170-270目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为45％，粒度为270-400目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为12％。作为优选，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的截面图形为矩形，所述孔道之间壁厚为0.4mm，载体端面通孔率不小于54％。本专利技术还提供一种制备所述催化剂的方法，其包括如下步骤：S1、按比例将氧化铈、氧化铝、氧化铜、氧化铁、氧化钛混合并研磨至所需粒度，得到复合氧化物粉末；S2、将所述复合氧化物粉末与去离子水按比例混合均匀，得到催化剂浆料；S3、将所述催化剂浆料通过真空吸附于载体内部和表面；S4、焙烧吸附有催化剂浆料的载体，使水分蒸发，复合氧化物粉末嵌入所述载体内外表面；S5、将焙烧后的载体依次浸入氯钯酸溶液、氯铑酸溶液，然后焙烧，得到含钯、铑的催化剂。作为优选，所述步骤S3采用真空吸附装置，所述真空吸附装置包括浆料室，所述浆料室内设置有搅拌机构，所述浆料室顶部设置有真空室，所述真空室连接有抽真空管和浆料吸入管，所述浆料室与所述真空室通过所述浆料吸入管连通。作为优选，所述步骤S1通过球磨将粒径为100nm-1.0μm的混合氧化物在120r/min的条件下研磨36-40h，得到粒径为0.1-100nm的复合氧化物粉末；步骤S3吸附过程中，搅拌机构的转速为70-80r/min；所述步骤S5中，所述载体依次浸入氯钯酸、氯铑酸溶液：载体浸入氯钯酸溶液后，滤除多余溶液，烘干后浸入氯铑酸溶液，烘干温度为35℃。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：(1)本专利技术所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，包括载体和附着于所述载体表面的复合氧化物，所述复合氧化物以重量份计，包括氧化铈32-38份，氧化铝32-34份，氧化铜11-14份，氧化铁10-11份，氧化钛8-9份。所述复合氧化物吸附于载体外表面和内部孔隙中，起到辅助催化剂的作用，将焙烧后的载体依次浸入氯钯酸溶液、氯铑酸溶液，然后焙烧，得到含钯、铑的催化剂。氧化物与载体结合牢固，提高了载体抗震、抗压强度和耐尾气冲刷性能，从而使催化剂满足航空发动机试车台试车时发动机尾气排放量大、尾气出口温度高、尾气流量大的要求，同时尾气净化效果好，与尿素水配合使用，尾气中氮氧化物含量可降低95％以上，除适用于各种涡轴、涡浆、涡扇、涡喷等航空发动机试车台尾气净化处理外，还适应以燃油为燃料的航改机或工业燃气轮机为动力的应用于发电、泵水或航行等。(2)本专利技术所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，所述催化剂以重量份计，还包括钯和铑，钯和铑作为主催化剂成份，其中钯具有深度氧化催化作用，具有效消除尾气中的一氧化碳和碳氢化合物的作用，而铑可以进一步提高氮氧化物的净化效果。(3)本专利技术所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的截面图形为矩形，所述孔道之间壁厚为0.4mm，载体端面通孔率不小于54％，使含有有害气体的尾气在通过载体通道时，使其得到充分的氧化催化作用，截面图形为矩形(外形为立方体)的陶瓷载体便于堆放，适用于各种不同尺寸通道(截面)的使用。(4)本专利技术所述的催化剂制备工艺，其包括如下步骤：S1、按比例将氧化铈、氧化铝、氧化铜、氧化铁、氧化钛混合并研磨至所需粒度，得到复合氧化物粉末；S2、将所述复合氧化物粉末与去离子水按比例混合均匀，得到催化剂浆料；S3、将所述催化剂浆料通过真空吸附于载体内部和表面；S4、焙烧吸附有催化剂浆料的载体，使水分蒸发，氧化物粉末嵌入所述载体内外表面；S5、将焙烧后的载体依次浸入氯钯酸溶液、氯铑酸溶液，然后焙烧，得到含钯、铑的催化剂。通过真空吸附将浆料吸附于载体内外表面，再经过焙烧，氧化物粉末可牢固附着于载体内部互通的孔隙中，与载体牢固地融合为一体，提高了载体的强度、抗震、抗压性能，以及抗尾气热气流冲刷性能，从而满足航空发动机试车时大流量尾气排放净化要求。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：图1是本专利技术实施例所述的催化剂中载体的截面局部放大示意图；图2是本专利技术实施例所述的催化剂制备工艺中采用的真空吸附装置示意图；图3是本专利技术实施例所述的催化剂制备工艺中烧结温度与时间关系图；图4-5是本专利技术实施例所述的催化剂制备工艺得到的载体扫描电镜图；图6-7是常规浸积工艺处理载体后的扫描电镜图。图中附图标记表示为：1-浆料室；2-搅拌叶轮；3-搅拌电机；4-真空室；5-浆料吸入管；6-抽真空管；7-排污管；8-上支撑杆；9-下支撑杆；10-滑动支撑架；11-内挡板；12-定位压板；13-真空室门；14-外支撑架；15-导流板；16-内支撑架；17-第一阀门；18-真空表；19-第二阀门；20-第三阀门；21-安全阀；22-载体。具体实施方式实施例1本实施例提供一种用于净化航空发动机试车台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，包括载体和附着于所述载体表面的复合氧化物，其特征在于，所述复合氧化物以重量份计，包括氧化铈32‑38份，氧化铝32‑34份，氧化铜11‑14份，氧化铁10‑11份，氧化钛8‑9份。

【技术特征摘要】
1.一种用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，包括载体和附着于所述载体表面的复合氧化物，其特征在于，所述复合氧化物以重量份计，包括氧化铈32-38份，氧化铝32-34份，氧化铜11-14份，氧化铁10-11份，氧化钛8-9份。2.根据权利要求1所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，其特征在于，所述催化剂以重量份计，还包括附着于载体内外表面的钯和铑。3.根据权利要求1或2所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，其特征在于，所述氧化铈、氧化铝、氧化铜、氧化铁、氧化钛的粒径为0.1-100nm。4.根据权利要求3所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，其特征在于，所述载体为堇青石蜂窝陶瓷载体，所述载体上分布有长宽尺寸为1～1.2mm的孔道，载体内部具有互连的直径为0.038-0.29mm的孔隙。5.根据权利要求4所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷载体原料的粒度为50-400目。6.根据权利要求5所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂载体，其特征在于，以质量百分比计，粒度为50-100目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为11％，粒度为100-170目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为32％，粒度为170-270目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为45％，粒度为270-400目的堇青石蜂窝陶瓷载体原料为12％。7.根据权利要求6所述的用于净化航空发动机试车台尾气的催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旭豪，梁敏媛，周建罗，
申请(专利权)人：华盛企业发展深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44